Análise de ruído sísmico para a otimização da instalação de estações sísmicas de banda larga na ilha de S. Miguel

Dissertação de Mestrado, Vulcanologia e Riscos Geológicos, 28 de setembro de 2018, Universidade dos Açores.Localizado no oceano Atlântico Norte, o arquipélago dos Açores é composto por nove ilhas de origem vulcânica, distribuídas por três grupos geográficos (Ocidental, Oriental e Central), numa área de confluência de três placas litosféricas: as placas Norte-Americana, Euroasiática e Africana. Como consequência deste enquadramento, o arquipélago é palco de uma elevada sismicidade e frequentes manifestações vulcânicas, que são registadas deste o seu povoamento. Dada esta atividade, torna-se imprescindível a monitorização dos sistemas vulcânicos e sísmicos ativos, sendo que a entidade responsável por esta monitorização é o Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores (CIVISA). Atualmente esta entidade possui uma rede de monitorização sísmica composta por 36 sensores de curto período, distribuídos por sete das nove ilhas do arquipélago. Neste contexto, e face à contínua evolução dos equipamentos de monitorização e devido às limitações de resolução/configuração da rede de monitorização, o CIVISA decidiu melhorar as capacidades da rede através da instalação de estações sísmicas de banda larga. Este tipo de estações é caracterizado pela sua elevada sensibilidade numa ampla gama de frequências. No entanto, a máxima rentabilização destas capacidades está dependente das condições do local em que as estações são instaladas. Desta forma, foi utilizado o método de McNamara e Buland (2004), que procura quantificar os níveis de ruído registados em cada estação, de forma a verificar as condições do local. Como tal, inicialmente, utilizou-se o mesmo método para verificar os níveis de ruído registados pela rede do CIVISA, estabelecendo um nível de base para os níveis de ruído registados pelas estações permanentes, permitindo ainda verificar a proveniência dos diferentes tipos de ruído, bem como os seus comportamentos em função de diferentes períodos sazonais e/ou diários, e em função da frequência/período dos mesmos. Assim, foram instaladas estações de banda larga em diferentes abrigos sísmicos de forma provisória, sendo os dados resultantes utilizados para verificar os níveis de ruído em cada local e verificar a influência do desenho das caves sísmicas no nível de ruído registado. No geral, verificou-se que as estações instaladas na ilha apresentam níveis de ruído elevados, resultantes da atividade humana, oceânica e atmosférica. Apesar disso, foi possível selecionar três locais com as condições necessárias para albergar uma estação sísmica de banda larga, sendo ainda possível a recomendação de medidas capazes de reduzir os níveis de ruído das estações resultantes dos processos mencionados, aplicadas quer nos sensores sísmicos, como na construção de abrigos sísmicos, pretendendo com isso aumentar a qualidade dos dados. Para além disto, a documentação deste processo servirá como linha de orientação para facilitar estudos futuros semelhantes ou estudos que utilizem os dados provenientes das estações utilizadas.ABSTRACT: Located in the Northern Atlantic Ocean, the archipelago of the Azores is composed of nine volcanic islands, spread over three main geographic groups (Ocidental, Oriental and Central) in a confluence area of three lithospheric plates, the North American, the Eurasian and the African plates. Consequently, the archipelago is marked by frequent seismic and volcanic events. Given the high levels of seismic and volcanic activity, it is essential the monitoring of the volcanic active systems present in the region. The Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores (CIVISA) is, currently, the responsible entity for such monitoring. It has a permanent seismic network composed by 36 short period sensors dedicated to seismovolcanic monitoring, spread over seven of the nine islands of the archipelago. Due to the continuous technological evolution of the monitoring equipment and the limitations of the monitoring network, CIVISA decided to improve the network capabilities by installing broadband seismic stations. This type of sensors is characterized by its high sensitivity and resolution over a wide range of frequencies. However, the site conditions in which these sensors are installed can limit the sensors capability to detect seismic events, and therefore the installation is a process that requires several requirements. The McNamara and Buland (2004) method quantifies the noise levels recorded in each station in order to verify the site conditions. Given this, beforehand the same method was used to establish a baseline for the noise levels recorded by the seismic permanent stations composing the CIVISA network, also allowing to confirm the sources of noise and its behaviour depending on annual and daily periods, and the frequency/period of the resulting signals. The broadband seismic stations were temporary installed in different seismic vaults to obtain data records from each site. The collected data was used to verify the noise levels of each site and to verify the influence of the seismic vaults design have on the noise levels. Overall, it was possible to verify that the seismic stations present on the island are marked by high noise levels as a result of human, oceanic and atmospheric processes. Despite this, it was possible to select three different sites that were adequate to permanently install a broadband station, and to define some recommendations that are capable of reducing the noise levels recorded by the stations, and therefore improving the quality of the acquired data. These improvements include both measures to be applied on seismic stations and on seismic vaults and are based on information retrieved during this study. Furthermore, the documentation of all this process will be used as a guideline for similar studies but in other sites, or other studies based on the data used on this study